Aplicação do TPM em caldeiras

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ASSOCIAÇÃO AMPLA ENTRE O CENTRO FEDERAL DE EDUCAÇÃO 
TECNOLÓGICA DE MINAS GERAIS “CEFET-MG” E A UNIVERSIDADE 
FEDERAL DE SÃO JOÃO DEL REI “UFSJ” 
Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia 
 
 
 
 
 
 
Igor Fabiano Silveira 
 
 
 
 
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA “MANUTENÇÃO 
PRODUTIVA TOTAL” PARA MELHORIA DAS 
CONDIÇÕES OPERACIONAIS DE CALDEIRAS 
 
 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2011
 
 
ii 
 
Igor Fabiano Silveira 
 
 
 
APLICAÇÃO DA METODOLOGIA “MANUTENÇÃO 
PRODUTIVA TOTAL” PARA MELHORIA DAS 
CONDIÇÕES OPERACIONAIS DE CALDEIRAS 
 
 
 
Dissertação submetida ao Programa de Pós-
Graduação em Engenharia da Energia, em 
associação ampla entre o Centro Federal de 
Educação Tecnológica de Minas Gerais e a 
Universidade Federal de São João Del Rei, 
como parte dos requisitos necessários à 
obtenção do título de Mestre em Engenharia 
da Energia. 
 
Área de Concentração: Eficiência Energética 
Orientador: Prof. Dr. Daniel Enrique Castro 
Centro Federal de Educação Tecnológica de 
Minas Gerais 
 
 
 
 
Belo Horizonte 
2011 
 
 
iii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
iv 
 
 
 
Associação ampla entre o Centro Federal de Educação 
Tecnológica de Minas Gerais “CEFET-MG” e a 
Universidade Federal de São João Del Rei “UFSJ” 
Programa de Pós-Graduação em Engenharia da 
Energia 
 
Dissertação intitulada “Aplicação da metodologia ‘TPM’ para a redução das perdas de 
eficiência térmica de caldeiras flamotubulares”, de auditoria do mestrando Igor Fabiano 
Silveira, aprovada pela banca examinadora constituída pelos seguintes professores: 
 
 
 
Profº. Drº Daniel Enrique Castro – CEFET-MG – Orientador 
 
 
 
 
 
Profº. Drº José Henrique Martins Neto – CEFET-MG – Examinador interno 
 
 
 
 
 
Profº. Drº Paulo César da Costa Pinheiro – UFMG – Examinador externo 
 
 
 
 
 
Profº. Drº Frederico Romagnoli Silveira Lima – CEFET-MG 
Coordenador do Programa de Pós-Graduação em Engenharia da Energia 
CEFET MG 
 
 
 
 
Belo Horizonte, 04 de maio de 2011 
 
 
Av. Amazonas, 7675 – Belo Horizonte, MG – Brasil 
 
 
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Dedico este trabalho à minha mãe, 
Maria Eterna, Carla, Théo e suas 
famílias e à Fê. 
 
 
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Agradecimentos 
Agradeço a Deus por me possibilitar realizar este trabalho e contribuir com novos 
conhecimentos sobre o tema estudado. 
Ao meu orientador Dr. Daniel Enrique Castro que me orientou na direção exata à 
transposição dos desafios deste trabalho, além de me proporcionar imenso conhecimento 
acerca dos temas relacionados ao TPM, OEE e a Manutenção como um todo. Ao professor 
Dr. José Henrique Martins Neto que me orientou nos temas relacionados à eficiência 
térmica de caldeiras flamotubulares. Ao professor Dr. Paulo César da Costa Pinheiro que 
gentilmente se disponibilizou a participar da banca examinadora. A todos os professores 
do mestrado que contribuíram direta ou indiretamente neste trabalho. Aos amigos e 
companheiros de mestrado pela troca de conhecimento e constante ajuda mútua. 
Aos Técnicos do CEFET Itamar Herculano e Wenceslau Barbosa que não pouparam 
esforços em me ajudar nos experimentos realizados no Laboratório de máquinas térmicas. 
À Belgo-Contagem, representada pelo Engenheiro Maurício Isidoro e à Cedro Tecidos, 
representada pelo Supervisor Ubirajara Alves que se prontificaram em me atender, 
disponibilizando os dados históricos de caldeira, existentes em seus processos, necessários 
a este estudo. 
Às pessoas que me deram a oportunidade e facilitaram para que eu pudesse fazer 
este curso: Ricardo Sacchi (V&M), Eloi Ribeiro (Engefaz) e Fabrício Martins (Premo). Aos 
demais colegas de trabalho que contribuíram para o sucesso deste estudo. 
A todos os meus familiares: pais, irmãos, sobrinhos, cunhados, tios, primos e amigos 
que durante toda minha vida me impulsionaram em direção aos meus objetivos. À 
Fernanda que dividiu comigo em todos os momentos os desafios desta caminhada e à sua 
família que tanto me apoiou. 
 
 
 
vii 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
“A imaginação é tudo. É a prévia das 
próximas atrações da vida.” 
Albert Einstein 
 
 
viii 
 
Resumo 
Hoje, cada vez mais, existe um palco incessantemente mutável do mundo 
empresarial e seus processos produtivos. Ao contrário do observado em tempos atrás, 
os processos contemporâneos se caracterizam pelo dinamismo que a demanda do 
mercado exige. 
É neste contexto que o OEE – Overall Effectiveness Equipment (ou Rendimento 
Global dos Equipamentos) surge como ferramenta para medir a eficácia dos processos 
produtivos. O OEE, que tem sua origem estreitamente ligada ao TPM – Total Productive 
Maintenance (Manutenção Produtiva Total), antes era visto como indicador para se 
conseguir o prêmio dado pelo JIPM – Japan Institute of Plant Maintenance. Porém, 
atualmente é visto por vários consultores como ferramenta padrão para a medição da 
eficácia de processos produtivos e a identificação dos potenciais de ganho. A 
metodologia TPM, através dos seus oito pilares, propõe ações de gerenciamento de 
manutenção em seus diversos setores integrados buscando a máxima eficiência do 
processo. 
Este trabalho visa à medição do OEE e da eficiência térmica em caldeiras 
flamotubulares, considerando o processo em si, e a proposição de ações vinculadas ao 
programa TPM, na busca por melhorias dos processos medidos. Para isto são propostas 
metodologias para a medição do OEE e da eficiência térmica. Da mesma forma, as ações 
apresentadas neste trabalho são direcionadas à aplicação do TPM em caldeiras 
flamotubulares. 
Os valores de OEE observados na indústria em geral são muito baixos se 
comparados aos níveis propostos pelo JIPM, de 85% de eficiência global como valores 
apropriados para instalações industriais classe mundial. Por este motivo o presente 
trabalho procura analisar a forma de melhorar os valores de OEE e eficiência térmica 
para caldeiras flamotubulares, equipamento de ampla utilização na indústria. 
 
Palavras chaves: rendimento global dos equipamentos, manutenção produtiva total, 
eficiência térmica, caldeiras flamotubulares. 
 
 
ix 
 
Abstract 
Today, increasingly, there is a constantly changing stage´s business world and 
production processes. Unlike what was seen some time ago, contemporary processes 
characterizes because the dynamism that the market demand requires. 
In this context OEE - Overall Effectiveness Equipment (or Overall Equipment 
Efficiency) represents a tool to measure the effectiveness of production processes. OEE, 
which has its origin closely related to TPM - Total Productive Maintenance, was once 
seen as an indicator for achieving the award given by JIPM - Japan Institute of Plant 
Maintenance. Currently, however, is seen by many consultants as a standard tool for 
measuring the effectiveness’ production processes and the identification of potential 
gain. Since the TPM methodology, through its eight pillars, propose management actions 
of maintenance in its various integrated sectors seeking the maximum efficiency´s 
process. 
This work aims a measurement of OEE and thermal efficiency in fire-tube boilers 
considering the process itself and the propositions of shares subject to TPM program 
looking for improvements’ measured process. To reach this goal methodologiesare 
proposed for the OEE’s and the thermal efficiency measurement. Likewise, the actions 
reported here are directed to the implementation of TPM in fire-tube boilers. 
OEE values’ companies in general are very low compared to the levels proposed 
by the JIPM, 85% overall efficiency as appropriated values to world class industrial 
installations. Because that, this work intends to analyze the way to improve OEE’s values 
of fire-tube boilers, equipment of many utilizations in the industry. 
 
Keywords: overall effectiveness equipment, total productive maintenance, thermal 
efficiency, fire-tube boilers. 
 
 
10 
 
Sumário 
Resumo ............................................................................................................................................. viii 
Abstract ............................................................................................................................................... ix 
Sumário ............................................................................................................................................. 10 
Lista de Ilustrações ....................................................................................................................... 13 
Lista de Tabelas .............................................................................................................................. 16 
Lista de Símbolos ........................................................................................................................... 17 
Lista de Abreviações ..................................................................................................................... 18 
Capítulo 1 ......................................................................................................................................... 19 
1.1. Justificativa ......................................................................................................................................... 19 
1.2. Objetivos .............................................................................................................................................. 26 
1.2.1. Objetivos gerais ......................................................................................................................................... 26 
1.2.2. Objetivos específicos ............................................................................................................................... 26 
1.3. Metodologia ........................................................................................................................................ 27 
1.4. Estrutura do Trabalho .................................................................................................................... 28 
Capítulo 2 ......................................................................................................................................... 30 
2.1. Eficiência Global dos Equipamentos – OEE............................................................................ 30 
2.1.1. Perda por avarias ...................................................................................................................................... 34 
2.1.2. Perda por preparativos e ajustes (setup) ........................................................................................ 34 
2.1.3. Perda por operação ociosa e microparadas ................................................................................... 35 
2.1.4. Perda por redução de velocidade ....................................................................................................... 35 
2.1.5. Perda por defeitos e retrabalhos ........................................................................................................ 35 
2.1.6. Perdas de início de produção ............................................................................................................... 35 
2.2. Manutenção Produtiva Total – TPM ......................................................................................... 36 
2.2.1. História do TPM ......................................................................................................................................... 36 
2.2.2. Certificação do TPM ................................................................................................................................. 37 
2.2.3. Os oito pilares do TPM ............................................................................................................................ 38 
2.2.3.1. Melhoria focalizada .............................................................................................................................. 39 
2.2.3.2. Manutenção especializada ................................................................................................................. 40 
2.2.3.3. Manutenção autônoma ....................................................................................................................... 41 
 
 
11 
 
2.2.3.4. Gerenciamento do ciclo de vida ...................................................................................................... 42 
2.2.3.5. Educação e treinamento ..................................................................................................................... 43 
2.2.3.6. Manutenção da qualidade .................................................................................................................. 44 
2.2.3.7. Saúde, segurança e meio ambiente ................................................................................................ 45 
2.2.3.8. TPM – Office ............................................................................................................................................. 45 
2.3. Eficiência térmica de caldeiras flamotubulares ................................................................... 47 
2.3.1. História sobre Caldeiras ......................................................................................................................... 47 
2.3.2. Tipos de Caldeiras .................................................................................................................................... 47 
2.3.3. Descrição de caldeiras flamotubulares ............................................................................................ 49 
2.3.4. Normas de segurança aplicadas a Caldeiras .................................................................................. 50 
2.3.5. Descrição do processo de geração de vapor .................................................................................. 51 
2.3.6. Formas de cálculo da eficiência térmica ......................................................................................... 52 
Capítulo 3 ......................................................................................................................................... 55 
3.1. Metodologia experimental ........................................................................................................... 57 
3.2. Medições experimentais ................................................................................................................ 62 
3.2.1. Eficiência térmica teórica ...................................................................................................................... 62 
3.2.2. Análise de incertezas da eficiência térmica teórica .................................................................... 63 
3.2.3. Cálculo do tamanho da amostra ......................................................................................................... 66 
3.2.4. Eficiência térmica experimental ......................................................................................................... 673.3. Resultados ........................................................................................................................................... 70 
3.3.1. Discussão dos resultados ....................................................................................................................... 70 
3.3.2. Análise de incertezas da eficiência térmica real .......................................................................... 75 
3.3.3. Teste de hipóteses .................................................................................................................................... 75 
3.3.4. Perdas de eficiência térmica ................................................................................................................ 76 
Capítulo 4 ......................................................................................................................................... 78 
4.1. Caldeira ATA-2 (CEFET-MG) ....................................................................................................... 80 
4.1.1. Medições experimentais da Caldeira ATA-2 (CEFET-MG) ....................................................... 81 
4.1.2. Resultados experimentais da Caldeira ATA-2 (CEFET-MG) ................................................... 83 
4.2. Caldeira HEATMASTER-500HP (CEDRO) ............................................................................... 89 
4.2.1. Medições em campo da Caldeira HEATMASTER-500HP (CEDRO) ...................................... 91 
4.2.2. Resultado em campo da Caldeira HEATMASTER-500HP (CEDRO) ..................................... 92 
4.3. Caldeira AALBORG-10G (BELGO) .............................................................................................. 97 
4.3.1. Medições em campo da Caldeira AALBORG-10G (BELGO) ...................................................... 98 
4.3.2. Resultados em campo da Caldeira AALBORG-10G (BELGO) .................................................. 99 
4.4. Comparativo entre as caldeiras estudadas ......................................................................... 102 
 
 
12 
 
Capítulo 5 ....................................................................................................................................... 105 
5.1. Eficiência térmica .......................................................................................................................... 105 
5.2. OEE ..................................................................................................................................................... 106 
5.2.1. Disponibilidade ........................................................................................................................................106 
5.2.2. Desempenho .............................................................................................................................................107 
5.2.3. Qualidade ...................................................................................................................................................109 
5.2.4. Comentários gerais ................................................................................................................................109 
5.3. Priorização de risco ...................................................................................................................... 110 
Capítulo 6 ....................................................................................................................................... 113 
6.1. Melhoria focalizada ...................................................................................................................... 114 
6.2. Manutenção especializada ......................................................................................................... 114 
6.3. Manutenção autônoma ............................................................................................................... 114 
6.4. Educação e treinamento ............................................................................................................. 115 
6.5. Saúde, segurança e meio-ambiente ........................................................................................ 115 
6.6. Outros pilares ................................................................................................................................. 116 
Capítulo 7 ....................................................................................................................................... 117 
Apêndice A ..................................................................................................................................... 119 
Apêndice B ..................................................................................................................................... 121 
Apêndice C ...................................................................................................................................... 123 
Apêndice D ..................................................................................................................................... 127 
Apêndice E ...................................................................................................................................... 141 
Referência Bibliográfica ........................................................................................................... 143 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
13 
 
Lista de Ilustrações 
FIGURA 1: DISTRIBUIÇÃO DAS CERTIFICAÇÕES POR QUALIFICAÇÃO - 2008 .................... 22 
FIGURA 2: NÚMERO DE CERTIFICAÇÕES DO TPM POR PAÍS - 2008 ....................................... 23 
FIGURA 3: DISTRIBUIÇÃO DAS CERTIFICAÇÕES POR QUALIFICAÇÃO - 2009 .................... 24 
FIGURA 4: NÚMERO DE CERTIFICAÇÕES DO TPM POR PAÍS – 2009 ...................................... 24 
FIGURA 5: REDUÇÕES NA INTENSIDADE ENERGÉTICA NAS NAÇÕES 
INDUSTRIALIZADAS .......................................................................................................................... 26 
FIGURA 6 – Tempos e perdas do OEE ................................................................................................... 33 
FIGURA 7 – Estrutura das perdas do OEE ........................................................................................... 34 
FIGURA 8 – Os oito pilares do TPM ........................................................................................................ 39 
FIGURA 9 – Ciclo CAPDo ............................................................................................................................. 39 
FIGURA 10 – Padrão provisório de limpeza ....................................................................................... 41 
FIGURA 11 – LUP: Lição de um ponto ................................................................................................... 44 
FIGURA 12 – Implantação do 5S ............................................................................................................. 46 
FIGURA 13 – Caldeira flamotubular ...................................................................................................... 49 
FIGURA 14 – Desenho esquemático do processo de geração de vapor ................................... 52 
FIGURA 15 – Caldeira ATA-2, Laboratório de Máquinas Térmicas, CEFET-MG ................... 57 
FIGURA 16 – Manômetro indicador da pressão de trabalho da caldeira ATA-2 .................. 60 
FIGURA 17 – Medidor de nível da caixa d’água de alimentação da caldeira .......................... 60 
FIGURA 18 – Medidor de nível do reservatório de combustível de alimentação da 
caldeira ....................................................................................................................................................61 
FIGURA 19 – Termômetro para medição da temperatura da água de entrada da caldeira
 .................................................................................................................................................................... 61 
FIGURA 20 – Vazamentos de água na entrada da caldeira e de vapor na saída ................... 68 
FIGURA 21 – Purgador instalado na saída de vapor da caldeira ................................................ 69 
FIGURA 22: RELAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA TÉRMICA E A VAZÃO MÁSSICA DE 
COMBUSTÍVEL ...................................................................................................................................... 71 
FIGURA 23: RELAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA TÉRMICA E A VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR
 .................................................................................................................................................................... 72 
 
 
14 
 
FIGURA 24: RELAÇÃO ENTRE A VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR E A VAZÃO MÁSSICA DE 
COMBUSTÍVEL ...................................................................................................................................... 72 
FIGURA 25: RELAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA TÉRMICA E A PRESSÃO DE TRABALHO .... 73 
FIGURA 26: RELAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA TÉRMICA E A TEMPERATURA DE 
ENTRADA DA ÁGUA ........................................................................................................................... 74 
FIGURA 27: RELAÇÃO ENTRE A EFICIÊNCIA TÉRMICA E A DIFERENÇA ENTRE AS 
ENTALPIAS DE SAÍDA E A DE ENTRADA ................................................................................... 74 
FIGURA 28: RENDIMENTO GLOBAL DA CALDEIRA ATA-2 (MÉTODO DE CÁLCULO PELA 
VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR).......................................................................................................... 82 
FIGURA 29: RENDIMENTO GLOBAL DA CALDEIRA ATA-2 (MÉTODO DE CÁLCULO PELA 
EFICIÊNCIA TÉRMICA)...................................................................................................................... 82 
FIGURA 30: COMPARAÇÃO ENTRE O RENDIMENTO GLOBAL DA CALDEIRA ATA-2 NAS 
DIFERENTES FORMAS DE CÁLCULO (VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR E EFICIÊNCIA 
TÉRMICA) ............................................................................................................................................... 83 
FIGURA 31: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA VAZÃO MÁSSICA DE 
VAPOR E A VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR .................................................................................... 84 
FIGURA 32: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
EFICIÊCNIA TÉRMICA ....................................................................................................................... 84 
FIGURA 33: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
VAZÃO MÁSSICA DE VAPOR ........................................................................................................... 85 
FIGURA 34: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
VAZÃO MÁSSICA DE COMBUSTÍVEL ........................................................................................... 85 
FIGURA 35: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
PRESSÃO DE TRABALHO ................................................................................................................. 86 
FIGURA 36: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
TEMPERATURA DE ENTRADA DA ÁGUA ................................................................................... 86 
FIGURA 37: COMPARATIVO ENTRE O OEE CALCULADO PELA EFICIÊNCIA TÉRMICA E A 
DIFERENÇA DE ENTALPIAS DE SAÍDA E DE ENTRADA ...................................................... 87 
FIGURA 38: OEE-mv DA CALDEIRA ATA-2 E SUAS PERDAS ....................................................... 88 
FIGURA 39: OEE- η DA CALDEIRA ATA-2 E SUAS PERDAS .......................................................... 89 
FIGURA 40 – Caldeira HEATMASTER – Wood Fired 500 HP – Cedro-Sete Lagoas-MG ..... 90 
FIGURA 41: COMPARAÇÃO MENSAL DO OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP........ 92 
FIGURA 42: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (JAN/2010) ...... 93 
 
 
15 
 
FIGURA 43 – Caldeira AALBORG – M3P – Belgo-Contagem ......................................................... 97 
FIGURA 44: COMPARAÇÃO SEMANAL DO OEE DA CALDEIRA AALBORG-10G ................... 99 
FIGURA 45: MEDIÇÃO DA PRESSÃO DE TRABALHO DA CALDEIRA AALBORG-10G ...... 100 
FIGURA 46: OEE DA CALDEIRA AALBORG-10G E SUAS PERDAS ........................................... 101 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
16 
 
Lista de Tabelas 
TABELA 1: 2008 TPM AWARD WINNERS. Fonte: www.jipm.com. Acesso em 10/09/10.
 .................................................................................................................................................................... 22 
TABELA 2: 2009 TPM AWARD WINNERS. Fonte: www.jipm.com. Acesso em 10/09/10.
 .................................................................................................................................................................... 23 
TABELA 3: ERROS DE RESOLUÇÃO DE ESCALA DOS INSTRUMENTOS UTILIZADOS ....... 65 
TABELA 4: OEE-mv DA CALDEIRA ATA-2 E SUAS PERDAS. ......................................................... 87 
TABELA 5: OEE-η DA CALDEIRA ATA-2 E SUAS PERDAS. ............................................................ 88 
TABELA 6: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (JAN/2010). ....... 92 
TABELA 7: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (FEV/2010). ...... 94 
TABELA 8: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (MAR/2010)...... 94 
TABELA 9: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (ABR/2010). ..... 94 
TABELA 10: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (MAI/2010). ... 94 
TABELA 11: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (JUN/2010). .... 95 
TABELA 12: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (JUL/2010)...... 95 
TABELA 13: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (AGO/2010). ... 95 
TABELA 14: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP E SUAS PERDAS (SET/2010). .... 95 
TABELA 15: OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP (JAN A SET/2010).......................... 96 
TABELA 16: SEIS GRANDES PERDAS DO OEE DA CALDEIRA HEATMASTER-500HP (JAN 
A SET/2010). ......................................................................................................................................... 96 
TABELA 17: OEE DA CALDEIRA AALBORG-10G E SUAS PERDAS (TOTAL). ......................... 99 
TABELA 18: OEE DA CALDEIRA AALBORG-10G. ........................................................................... 101 
TABELA 19: COMPARATIVO DO OEE PARA AS TRÊS CALDEIRAS ESTUDADAS. ............. 103 
TABELA 20: CARACTERÍSTICAS DAS CALDEIRAS ESTUDADAS. ............................................ 104 
TABELA 21: FMEA DAS PERDAS DE EFICIÊNCIA TÉRMICA E OEE. ...................................... 110 
TABELA 22: PERDAS RELACIONADAS AOS PILARES DO TPM. ............................................... 113 
 
 
 
 
17 
 
Lista de Símbolos 
α - erro máximo permitido na amostragem 
CN - Tempo de ciclo teórico (capacidade nominal) 
DN - Desempenho 
DP - Disponibilidade 
ε - fator de risco 
he - entalpia da água que entra na caldeira 
hs - entalpia do vapor que sai da caldeira 
n - tamanho da amostra 
η - eficiência térmica 
mc - vazão mássica de combustível 
P - perdas de eficiência térmica 
ρ - massa específica 
QL - Taxa de qualidade 
Qu - calor útil 
S - desvio padrão estimado 
TC - Tempo de carga 
TT - Tempototal 
TP - Tempo de todas as paradas planejadas para não haver 
produção 
TO - Tempo operacional 
TM - Tempo de todas as paradas de manutenção planejadas 
TN - Tempo de todas as paradas de manutenção não planejadas 
σ - desvio da população 
UB - Unidades boas produzidas 
UT - Total de unidades produzidas 
VP - Volume processado 
Z - grau de confiança (intervalo de confiança) 
X - média estimada 
 
 
18 
 
Lista de Abreviações 
ABNT - Associação Brasileira de Normas Técnicas 
CAPDo - Check, Action, Plan, Do 
FMEA - Failure Modes and Effect Analysis 
JIPE - Japan Institute of Plant Engineers 
JIPM - Japan Institute of Plant Maintenance 
JMA - Japan Management Association 
LCC - Life Cicle Cost 
LUP - Lição de Único Ponto 
NR-13 - Norma Regulamentar 13 
OECD - Organização para o Desenvolvimento Econômico 
OEE - Overall Effectiveness Equipment 
PCI - Poder Calorífico Inferior 
PDCA- Plan, Do, Check, Action 
RPN- Risk Priority Number 
TEEP - Total Effectiveness Equipment Performance 
TPM - Total Productive Maintenance 
 
 
 
19 
 
Capítulo 1 
Introdução 
Este trabalho trata da medição da eficiência térmica e do OEE (Overall Equipment 
Effectiveness) de caldeiras do tipo flamotubular em três diferentes caldeiras e em 
condições distintas de operação. Além da identificação das perdas existentes nos 
processos, são propostas ações vinculadas à metodologia TPM (Total Productive 
Maintenance) para redução das mesmas. 
A pesquisa se desenvolve em caldeiras de pequeno, médio e grande porte. A de 
pequeno porte é a ATA-2 do Laboratório de Máquinas Térmicas do CEFET-MG, onde 
foram realizados vários experimentos para calcular sua eficiência térmica e o OEE. As 
outras duas, de médio e grande porte, estão inseridas em processos produtivos reais. 
Destas, foram extraídos apenas os dados para o cálculo do OEE. Após apresentados os 
indicadores de cada caldeira, foi feita uma análise de comparação dos processos e de 
discussão dos resultados. 
A dissertação é concluída com a proposição de ações vinculadas aos oito pilares 
do TPM visando à redução das perdas do OEE e conseqüentes perdas de eficiência 
térmica das caldeiras estudadas. 
Este capítulo contextualiza a pesquisa, descrevendo as justificativas do tema, os 
objetivos gerais e específicos, metodologia de pesquisa e estrutura da dissertação. 
1.1. Justificativa 
O Brasil vem se posicionando como um país periférico no contexto econômico 
internacional, especialmente considerando a relação com países centrais como EUA, 
Alemanha e Japão, e as taxas de crescimento observadas em países como Índia e China 
(HANSEN, 2006). 
Para que as empresas brasileiras possam desenvolver estratégias de produção 
competitivas e eficazes, capazes de enfrentar as necessidades impostas pelas normas da 
 
 
20 
 
concorrência globalizada, é essencial compreender em profundidade a relação entre os 
fatores de produção vigentes no país. É fundamental explicitar as diferenças econômicas 
entre os países ditos em desenvolvimento (entre os quais o Brasil se inclui) e os países 
centrais. Por exemplo, a “grosso modo” é possível afirmar, no caso da indústria metal-
mecânica, que a relação dos custos horários associados à depreciação de equipamentos 
e os custos de mão-de-obra é de aproximadamente 1:10 nos países desenvolvidos (EUA, 
Japão, Alemanha) enquanto essa relação, no caso brasileiro, é de aproximadamente 1:1. 
Ainda, as taxas de juros praticadas no Brasil são muito elevadas (da ordem de 20% ao 
ano) se comparadas com os países centrais. Considerando estes aspectos, é possível 
afirmar que os investimentos em ativos fixos no Brasil tendem a ser consideravelmente 
onerosos quando comparados com a realidade dos países desenvolvidos. Sendo assim, 
no Brasil a aquisição desse tipo de recurso (ex: máquinas, equipamentos, automação da 
movimentação de materiais, instalações, entre outros) é um elemento restritivo da 
competitividade das empresas. Parece relevante apresentar alguns questionamentos 
(HANSEN, 2006): 
 As empresas brasileiras medem a eficiência de utilização das suas 
máquinas em geral e das máquinas-gargalo de forma particular? 
 A utilização dos ativos fixos existentes nas empresas brasileiras, 
particularmente no que tange as máquinas, é eficaz? 
 As empresas brasileiras determinam com precisão conceitual, de 
um prisma prático que considere a eficiência das máquinas, a 
sua capacidade produtiva e a relação entre a capacidade 
produtiva e a demanda de mercado? 
As possíveis respostas às questões acima passam pelo domínio do OEE (Overall 
Equipment Effectiveness) cuja origem encontra-se intimamente relacionado com a 
tecnologia de gestão intitulada TPM (Total Productive Maintenance). Conceitualmente, é 
necessário perceber que a adoção e utilização do OEE como forma de calcular a 
eficiência operacional pressupõe uma ação integrada entre os profissionais responsáveis 
pela produção, manutenção, qualidade, processo, grupos de melhorias de troca rápida 
de ferramentas, logística interna, etc (HANSEN, 2006). 
A partir de uma perspectiva pragmática, medições realizadas em empresas 
brasileiras que atuam em segmentos tão diversos como metal-mecânica, alimentos, 
têxtil, calçados, moveleira, plástico e petroquímica tendem a mostrar que os recursos 
 
 
21 
 
produtivos ‘gargalo’ das empresas analisadas operam, via de regra, com OEE 
insuficiente, tendo um conjunto significativo de casos com valores inferiores a 50%. 
Estas medições evidenciam (HANSEN, 2006): 
 Os valores obtidos são muito baixos se considerados os índices 
propostos pela JIPM, da ordem de 85%; 
 O elevado potencial de melhorias no que tange a utilização dos 
equipamentos já instalados nas empresas nacionais; 
 A necessidade de aprofundar os estudos relativos à utilização de 
máquinas no parque industrial brasileiro, com técnicas de 
excelência adotadas nas chamadas empresas de classe mundial. 
Ainda, é razoável relacionar as análises de eficiência das máquinas com os 
aspectos financeiros decorrentes das ações propostas para melhorias. Tais ações são 
norteadas pelo TPM. 
TPM é uma técnica revolucionária em termos de visão empresarial. Sua 
implantação exige grande esforço por parte de toda a empresa. Os resultados da técnica 
são medidos em termos quantitativos e qualitativos, e um número cada vez maior de 
empresas no mundo está implantando TPM para garantir níveis de excelência mundial 
nos seus processos (CASTRO, 2006). 
Anualmente é publicado o ranking das empresas certificadas pelo JIPM (Japan 
Institute of Plant Maintenance). Para se certificar, as empresas se submetem a uma 
auditoria dos seus processos, por parte do JIPM, na qual será avaliado o nível de 
utilização do TPM na empresa. A certificação dada é definida por uma série de fatores, 
tais como: tempo de permanência do programa, resultados quantitativos e qualitativos 
provenientes da implantação do TPM, etc. 
No ano de 2008 foram certificadas 61 plantas industriais em todo o mundo, 
sendo 5 no Brasil, conforme é apresentado na Tabela (1). O grau de certificação é 
apresentado do maior para o menor, seguindo na Tabela (1), da esquerda para a direita 
(JIPM, 2010). 
 
 
 
 
 
 
22 
 
TABELA 1: 2008 TPM AWARD WINNERS. 
 
Fonte: www.jipm.com. Acesso em 10/09/10. 
 
Estratificando os dados presentes na Tabela (1), é mostrada na Figura 1 a 
distribuição das certificações pela sua qualificação: 
 
1 1
11
20
28
0
5
10
15
20
25
30
World class Advanced 
special
Special Consistent A Category A
2008 TPM Award Winners
 
FIGURA 1: DISTRIBUIÇÃO DASCERTIFICAÇÕES POR QUALIFICAÇÃO - 2008 
 
A Figura 2 apresenta uma análise de Pareto dos países que mais investiram na 
certificação do TPM pela JIPM, no ano de 2008: 
 
 
 
23 
 
 
FIGURA 2: NÚMERO DE CERTIFICAÇÕES DO TPM POR PAÍS - 2008 
 
Nota-se na Figura 2 que o Brasil está entre os 5 países melhores classificados em 
número de certificações do TPM. 
No ano de 2009 foram certificadas 44 plantas industriais em todo o mundo, 
sendo apenas uma no Brasil, conforme é apresentado na Tabela (2). O grau de 
certificação é apresentado do maior para o menor, seguindo na Tabela (2), da esquerda 
para a direita. 
 
TABELA 2: 2009 TPM AWARD WINNERS. 
 
Fonte: www.jipm.com. Acesso em 10/09/10. 
 
 
24 
 
Estratificando os dados presentes na Tabela (2), é mostrado na Figura 3 a 
distribuição das certificações pela sua qualificação: 
 
6
10
22
6
0
5
10
15
20
25
TPM achievement Consistent 
commitment
Category A Category B
2009 TPM Award Winners
 
FIGURA 3: DISTRIBUIÇÃO DAS CERTIFICAÇÕES POR QUALIFICAÇÃO - 2009 
 
A Figura 4 apresenta uma análise de Pareto dos países que mais investiram na 
certificação do TPM pela JIPM, no ano de 2009: 
 
 
FIGURA 4: NÚMERO DE CERTIFICAÇÕES DO TPM POR PAÍS – 2009 
 
Pode-se perceber que as nomenclaturas dadas às certificações mudaram de 2008 
para 2009. Além disto, foi certificado um menor número de plantas em 2009, se 
 
 
25 
 
comparado a 2008. O Brasil passou de 5 certificações em 2008 para 1 em 2009. Nestes 
dois anos também se percebe que os países asiáticos lideram o ranking na implantação 
do TPM. 
Este trabalho visa propor ações vinculadas ao programa TPM especificamente 
para caldeiras flamotubulares buscando adequar suas rotinas de forma otmizada. A 
escolha da aplicação desta metodologia e a busca por uma maior eficiência térmica, 
nestes equipamentos, levaram em consideração os fatores descritos a seguir. 
Cerca de 80% da geração de energia elétrica do hemisfério norte utiliza vapor de 
água como fluido de trabalho em ciclos termodinâmicos, transformando a energia 
química de combustíveis fósseis ou nucleares em energia mecânica, e em seguida, 
energia elétrica. Além disto, aproximadamente de 80% das indústrias de processo 
químico tem vapor como principal fonte de aquecimento: reatores químicos, trocadores 
de calor, evaporadores, secadores e inúmeros processos e equipamentos térmicos. 
Mesmo outros setores industriais, como metalúrgico, metal-mecânico, eletrônica, etc, 
podem-se utilizar de vapor como fonte de aquecimentos de diversos processos (GELLER, 
2003). 
As caldeiras e os dispositivos térmicos que utilizam combustão são os principais 
consumidores energéticos mundiais. Quase 100% dos combustíveis fósseis são usados 
em sistemas térmicos com combustão (cerca de 65% da eletricidade é produzido a 
partir de sistemas térmicos com combustão) (GELLER, 2003). Assim, as melhorias 
relacionadas à eficiência térmica, por menor que sejam, implicam em uma redução 
significativa dos recursos consumidos em fontes energéticas na sua maior parte não 
renováveis. 
A Figura 5 mostra o progresso atingido na redução da intensidade energética – 
uso de energia por unidade de produção econômica (PIB) – em oito dos principais países 
da OECD desde 1973. Durante esse período, a intensidade energética caiu 43% na 
Alemanha, 42% nos Estados Unidos, 39% no Reino Unido e 24% no Japão. Mudanças 
estruturais, como a mudança da produção econômica de indústrias pesadas para 
indústrias leves e para o setor de serviços, causou parte dessas reduções, mas grande 
parte deste declínio se deveu a ganhos reais de eficiência energética (IEA, 1997d; 
SCHIPPER et al., 2001). Neste caso, se justifica a busca por maiores eficiências 
energéticas nas caldeiras que utilizam derivados de petróleo. 
 
 
 
26 
 
 
 
 
29,4%
15,8%
40,9%
25,0%
30,8%
36,0%
37,9%
41,9%
0,0%
5,0%
10,0%
15,0%
20,0%
25,0%
30,0%
35,0%
40,0%
45,0%
0
0,1
0,2
0,3
0,4
0,5
0,6
Canadá França Alemanha Itália Japão Holanda Inglaterra Estados 
Unidos
In
te
n
si
d
ae
 e
n
e
rg
é
ti
ca
 (
to
n
e
la
d
as
 e
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U
S$
 1
.0
0
0
 d
e
 P
N
B
, e
m
 U
S$
 d
e
 
1
9
9
5
)
Nível de 1973 Nível de 2000 Redução (%)
 
FIGURA 5: REDUÇÕES NA INTENSIDADE ENERGÉTICA NAS NAÇÕES 
INDUSTRIALIZADAS 
1.2. Objetivos 
1.2.1. Objetivos gerais 
O objetivo geral deste trabalho é a proposição de ações vinculadas à metodologia 
TPM para aplicação em caldeiras flamotubulares de forma a reduzir as perdas 
observadas no OEE e na eficiência térmica destes equipamentos. 
1.2.2. Objetivos específicos 
Como objetivos específicos, pretende-se: 
 Medir a eficiência térmica de uma caldeira de laboratório e tratar 
estatisticamente os resultados. 
 
 
27 
 
 Medir o OEE de três caldeiras, de pequeno, médio e grande porte, 
identificando as perdas e comparando os resultados. 
 Propor ações vinculadas aos oito pilares do TPM para aplicação 
em caldeiras flamotubulares visando à redução dessas perdas e, 
conseqüentemente, das perdas de eficiência térmica. 
1.3. Metodologia 
Segundo Gil (2009), com relação às pesquisas, é usual a classificação com base em 
seus objetivos gerais. Assim, é possível classificar as pesquisas em três grandes grupos: 
exploratórias, descritivas e explicativas. 
Este trabalho é classificado como uma pesquisa descritiva, pois tem como 
objetivo primordial a descrição das características de determinada população ou 
fenômeno ou, então, o estabelecimento de relações entre variáveis. São inúmeros os 
estudos que podem ser classificados sob este título e uma de suas características mais 
significativas está na utilização de técnicas padronizadas de coleta de dados. (GIL, 2009). 
Quanto ao tipo de pesquisa com base nos procedimentos técnicos utilizados, este 
trabalho é classificado de três formas: pesquisa experimental, pesquisa ex-post facto e 
estudo de campo. Isto se deve ao fato que na dissertação, são apresentados 
experimentos em laboratórios, onde há manipulação de variáveis (pesquisa 
experimental) e, por outro lado, análise de dados históricos provenientes de caldeiras 
inseridas em processos produtivos reais (pesquisa ex-post facto). Após a análise desses 
dados são propostas ações vinculadas à metodologia TPM (estudo de campo), 
promovendo um maior conhecimento deste programa de gerenciamento. 
Essencialmente, a pesquisa experimental consiste em determinar um objeto de 
estudo, selecionar as variáveis que seriam capazes de influenciá-lo, definir as formas de 
controle e de observação dos efeitos que as variáveis produzem no objeto (GIL, 2009). 
Esta parte do trabalho diz respeito aos experimentos realizados na Caldeira ATA-2 do 
laboratório do CEFET-MG na coleta de dados para o cálculo do OEE e de sua eficiência 
térmica. 
O propósito básico da pesquisa ex-post facto é o mesmo da pesquisa 
experimental: verificar a existência de relações entre variáveis. Seu planejamento 
 
 
28 
 
também ocorre de forma bastante semelhante. A diferença mais importante da pesquisa 
ex-post facto é que o pesquisador não dispõe de controle sobre a variável independente, 
que constitui o fator presumível do fenômeno, porque ele já ocorreu. O que o 
pesquisador procura fazer neste tipo de pesquisa é identificar situações que se 
desenvolveram naturalmente e trabalhar sobre elas como se estivessem submetidas a 
controles (GIL, 2009). Esta se refere ao estudodo OEE realizado nas duas caldeiras 
inseridas em processos produtivos reais, uma vez que serão analisados dados históricos. 
O estudo de campo procura o aprofundamento das questões propostas. Como 
conseqüência, o planejamento do estudo apresenta grande flexibilidade, podendo 
ocorrer mesmo que seus objetivos sejam reformulados ao longo da pesquisa. O estudo 
de caso tende a utilizar muito mais técnicas de observação do que interrogação (GIL, 
2009). Por fim, esta etapa é referente às ações de melhoria, vinculadas ao TPM, para 
implementação nas caldeiras, visando o aumento do OEE e da eficiência térmica. 
1.4. Estrutura do Trabalho 
Este trabalho está dividido em seis capítulos, com os conteúdos aqui 
apresentados. 
O primeiro capítulo traz uma introdução ao tema da dissertação, a justificativa 
acerca de sua escolha e os objetivos do trabalho. Neste capítulo também são 
apresentados o método e a estrutura do trabalho. 
O segundo capítulo é feita uma abordagem ao tema e seus objetivos através da 
revisão da literatura. Apresenta-se temas relacionados à metodologia TPM, seus oito 
pilares, o indicador OEE e suas perdas. O capítulo é complementado pela apresentação 
de caldeiras flamotubulares e sua eficiência térmica. 
O terceiro capítulo apresenta a metodologia experimental, o cálculo e os 
resultados apresentados nas medições da eficiência térmica da caldeira ATA-2 do 
Laboratório de Máquinas Térmicas do CEFET-MG. 
Da mesma forma que no capítulo anterior, o quarto capítulo apresenta a 
metodologia, cálculo e resultados para as medições do OEE das caldeiras flamotubulares 
inseridas nos processos industriais. 
 
 
29 
 
O quinto, se destina à discussão dos resultados dos dados apresentados nos dois 
capítulos anteriores. 
No sexto capítulo são propostas ações ligadas aos oito pilares do TPM para a 
redução das perdas de eficiência térmica e aumento do OEE das caldeiras 
flamotubulares estudadas neste trabalho. 
O sétimo e último capítulo apresenta as conclusões obtidas a partir do trabalho, 
respondendo aos objetivos propostos, descrevendo limitações e sugestões para 
trabalhos futuros. 
 
 
30 
 
Capítulo 2 
Revisão Bibliográfica 
Este capítulo contém a revisão da literatura sobre os principais tópicos 
relacionados a este trabalho. 
Para tanto, serão abordados temas relacionados à Eficiência Global dos 
Equipamentos – OEE, a Manutenção Produtiva Total – TPM, eficiência térmica e aspectos 
relevantes a caldeiras flamotubulares. 
Inicia-se pela descrição do OEE, como indicador destinado a medir as perdas do 
processo. Na seqüência é apresentado o TPM como modelo de gestão da manutenção 
dos equipamentos, descrevendo seus oito pilares e a aplicação das ferramentas nele 
contidas. 
O capítulo é finalizado com a descrição do funcionamento de caldeiras a vapor, 
normas regulamentadoras, tipos e aplicações do equipamento em diferentes processos. 
Na seqüência, será determinada a forma de medir a eficiência térmica de caldeiras 
flamotubulares. 
2.1. Eficiência Global dos Equipamentos – OEE 
A Eficiência Global dos Equipamentos, ou OEE (Overall Equipment Effectiveness) 
começou a ser reconhecido como um importante método para a medição do 
desempenho de uma instalação industrial no final dos anos 80 e início dos anos 90. Foi 
um período no qual se viu o surgimento de benchmarking em manutenção em 
importantes organizações, a introdução da Manutenção Produtiva Total (TPM) nos 
Estados Unidos e a fundação da Sociedade dos Profissionais de Manutenção e 
Confiabilidade (SMRP) (HANSEN, 2006). 
Inicialmente, o OEE era relacionado com o TPM e freqüentemente foi visto como 
uma forma simples de medição para a obtenção do Prêmio TPM. À medida que um maior 
 
 
31 
 
número de profissionais apresentou o OEE em seminários e artigos relacionados ao 
TPM, ele começou a ser visto como uma ferramenta autônoma para medir o real 
desempenho de um equipamento, por meio do inter-relacionamento de indicadores de 
disponibilidade, eficiência e qualidade (HANSEN, 2006). 
O OEE passou a ter maior valor como agente de mudança para unir a 
manutenção, as operações e a engenharia com vistas à obtenção de níveis superiores de 
desempenho em uma instalação industrial. Atualmente, ele é aceito por consultores de 
gestão como uma medida principal de desempenho (HANSEN, 2006). 
O método para o cálculo do OEE, originalmente proposto por NAKAJIMA (1989) é 
expresso através das equações relacionadas a seguir. A Equação (1) mostra o cálculo do 
tempo de carga que será utilizado posteriormente no cálculo da disponibilidade. 
 C T PT T T= − (1) 
Onde: 
TC = Tempo de carga 
TT = Tempo total 
TP = Tempo de todas as paradas planejadas para não haver 
produção 
 
Na Equação (2) é definido o tempo operacional, que é o tempo de carga 
descontando todas as paradas do equipamento, sejam elas planejadas ou não. 
 ( )O C M NT T T T= − + (2) 
Onde: 
TO = Tempo operacional 
TM = Tempo de todas as paradas de manutenção planejadas 
TN = Tempo de todas as paradas de manutenção não planejadas 
 
O primeiro termo do OEE, disponibilidade (Dp), é definido na Equação (3) como a 
divisão do tempo operacional pelo tempo de carga, ou seja, é o percentual de tempo em 
que o equipamento ficou disponível para operar. 
 OP
C
TD
T
= (3) 
 
 
 
32 
 
O segundo termo do OEE, desempenho, é definido na Equação (4) como a divisão 
do que o equipamento teoricamente tem capacidade de produzir, pelo tempo em que o 
equipamento ficou disponível. 
 P NN
O
V CD
T
⋅
= (4) 
Onde: 
DN = Desempenho 
VP = Volume processado 
CN = Tempo de ciclo teórico (capacidade nominal) 
 
O terceiro termo do OEE, taxa de qualidade é definido na Equação (5) como a 
divisão das unidades boas produzidas pelo total de unidades. 
 BL
T
UQ
U
= (5) 
Onde: 
QL = Taxa de qualidade 
UB = Unidades boas produzidas 
UT = Total de unidades produzidas 
 
Finalmente, o OEE é definido na Equação (6) pela multiplicação da 
disponibilidade pelo desempenho pela taxa de qualidade, ou seja, é o tempo 
efetivamente utilizado para produzir produtos com qualidade, gerando valor agregado. 
 P N LOEE D D Q= ⋅ ⋅ (6) 
 
O gráfico visual da fórmula do OEE, representado na Figura (6), pode ser traçado 
para qualquer base de tempo que se queira investigar. O período A é a quantidade de 
tempo de produção programada. B é a quantidade de tempo real de operação ou tempo 
operacional do equipamento. C é a quantidade de tempo de produção com agregação de 
valor. Este deve ser ajustado com o tempo teórico de fábrica calculado a partir da 
quantidade de produtos bons reportados. 
 
 
 
 
 
33 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 6 – Tempos e perdas do OEE 
 
COEE
A
= 
 
Após o cálculo do OEE, a análise das perdas auxiliará na identificação das áreas 
que apresentam a maior oportunidade para aumentar seu valor. Obviamente, melhoria 
em qualquer área irá ajudar a aumentá-lo. No entanto, as maiores oportunidades para a 
melhoria deste indicador estão naquelas áreas onde existem grandes perdas (HANSEN, 
2006). 
Durante a etapa de análise das perdas, o registro detalhado do desempenho do 
equipamento auxiliará a identificar as principais causas raízesdas limitações. Equipes 
interfuncionais apropriadamente treinadas na solução de problemas específicos e em 
focar as áreas com maiores perdas realizam freqüentemente ganhos consideráveis na 
melhoria do OEE. Observações detalhadas que são obtidas de um eficiente banco de 
dados de um sistema de desempenho do equipamento serão de grande valia. Uma vez 
identificadas e eliminadas as causas raízes das limitações, irá ocorrer uma considerável 
melhoria no desempenho do equipamento (HANSEN, 2006). 
As perdas que afetam o rendimento dos equipamentos podem ser agrupadas em 
seis grandes grupos, denominadas como as seis grandes perdas do OEE, conforme 
apresentado na Figura (7), que são (SUZUKI, 1993; IRELAND, 2001): 
 
 
 
 
 
Perdas 
operacionais 
Perdas de 
velocidade 
Perdas de 
qualidade 
Produção com agregação de valor 
Tempo teórico da fábrica C 
Tempo de operação B 
Tempo programado A 
 
 
34 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
FIGURA 7 – Estrutura das perdas do OEE 
Adaptado de Suzuki, 1993. 
2.1.1. Perda por avarias 
As perdas por avarias são as perdas de tempo devido à parada do equipamento 
por quebra ou falha. São aquelas onde o tempo de parada pode ser quantificado de 
forma clara. 
É necessário distinguir dois tipos de perdas relacionadas com o equipamento: 
perdas de falha da função e perdas de redução da função. As perdas de falha da função 
são produzidas quando um sistema ou parte do sistema subitamente perde suas funções 
específicas, protagonizando a parada do equipamento, ou seja, perda por avaria. Por 
outro lado, as perdas de redução da função são perdas físicas, tais como redução de 
velocidade enquanto o equipamento está em operação que se caracteriza como perda 
por redução de velocidade, que será apresentado posteriormente (SUZUKI, 1995). 
2.1.2. Perda por preparativos e ajustes (setup) 
Esta perda é causada por paradas devido a trocas de configuração do 
equipamento ou ajuste. O tempo de preparação para trocas serve para preparar a 
produção subseqüente. Em geral, utiliza-se mais tempo para proceder à regulagem e os 
ajustes, do que com a mudança propriamente dita. 
Tempo de carga 
Tempo em operação 
Tempo efetivo de operação 
Tempo de operação 
com valor 
 
 
 
6
 g
ra
n
d
es
 p
er
d
as
 
1- Avarias 
2- Setup 
3- Microparadas 
4- Red. de velocidade 
5- Defeitos 
6- Início de produção 
Perda por 
paradas 
Perda por 
velocidade 
inadequada 
Perda por 
produtos 
defeituosos 
 
 
35 
 
2.1.3. Perda por operação ociosa e microparadas 
Esta perda está relacionada com problemas temporais, que causam pequenas 
paradas ou operação ociosa. As perdas por microparadas diferem das perdas por 
avarias, pois elas são em geral desconhecidas, difíceis de serem apontadas, uma vez que 
se trata de pequenas paradas. Uma vez eliminadas as perdas, o equipamento volta à 
operação normal. 
2.1.4. Perda por redução de velocidade 
A perda por redução de velocidade é causada pela diferença entre a velocidade 
nominal do equipamento e a velocidade real de trabalho. Elas também ocorrem devido a 
fatores difíceis de achar, como problemas eletromecânicos e fenômenos que acabam 
obrigando o equipamento a trabalhar em uma velocidade menor. 
2.1.5. Perda por defeitos e retrabalhos 
Esta perda surge quando são descobertos produtos com defeitos da qualidade, os 
quais precisarão ser retrabalhados ou até mesmo eliminados. Em geral, a ocorrência de 
defeitos causa desperdício, já que os produtos retrabalhados necessitam de horas x 
homens para corrigi-los. Em alguns casos, apenas as matérias-primas são consideradas 
como perdas, mas esta visão não é apropriada; tudo o que é feito além do previsto deve 
ser considerado como perda, ou seja, a matéria-prima e o tempo de agregação de valor 
ao produto durante o processo (DIAS, 1997). 
2.1.6. Perdas de início de produção 
São perdas que ocorrem durante o arranque e aquecimento até que as condições 
do equipamento sejam estabilizadas. Pode ser definida como tempo e produtos 
rejeitados gerados até a entrada em regime normal de produção. Existem diversos 
fatores que proporcionam esta instabilidade inicial do equipamento, dentre eles 
 
 
36 
 
(NAKAJIMA, 1989): instabilidade da operação, falta de matéria-prima, ferramentas 
inadequadas, falta de manutenção e falta de aptidão técnica por parte dos operários. 
2.2. Manutenção Produtiva Total – TPM 
TPM é um programa originalmente criado por Seiich Nakagima para melhorar a 
produtividade por meio da melhoria das práticas relacionadas à manutenção (MOORE, 
2001). 
TPM é uma sistemática que aborda o entendimento das funções dos 
equipamentos, a relação destes com a qualidade do produto e a busca das causas 
prováveis e freqüência das falhas dos componentes críticos dos equipamentos 
(NAKAJIMA, 1986). 
Mais do que isso, o TPM é destinado à maximização da eficácia dos processos 
através da otimização da disponibilidade, desempenho dos equipamentos e da qualidade 
do produto. Desta forma se estabelece a estratégia de manutenção mais adequada à vida 
de cada equipamento. 
Além disto, o TPM envolve todos os departamentos e níveis hierárquicos da 
organização, desde a gerência ao chão de fábrica. Para tanto, é proposto na metodologia 
TPM o melhoramento contínuo da manutenção através das atividades de pequenos 
grupos autônomos. (KODALI, 2001) 
2.2.1. História do TPM 
Após a segunda guerra mundial a indústria japonesa percebeu que deveriam ter 
melhores qualidades dos seus produtos para ser competitivo no mercado mundial. As 
companhias japonesas estavam buscando em outros países, novas e melhores formas de 
gerenciamento e de tecnologia de produção. 
Em 1953, 20 indústrias japonesas formaram um grupo de pesquisa em 
Manutenção Preventiva (PM – Preventive Maintenance), que vieram a atuar em estudo 
de manutenção de equipamentos nos Estados Unidos (1962), formando mais tarde, em 
1969, O JIPE (Japan Institute of Plant Engineers). Em 1969, o JIPE iniciou um trabalho 
com uma indústria de componentes automotivos (Nippondenso) na implantação da 
 
 
37 
 
manutenção preventiva. Entretanto, a indústria decidiu transferir algumas rotinas de 
manutenção para os operadores, iniciando assim o TPM. Eles introduziram o TPM com o 
desafio de encontrar oportunidades de crescimento através da automação dos processos 
e de novas demandas. Em 1971 esta mesma companhia recebeu o prêmio 
“Distingueshed Plant Prize”, dada pela JIPM – Japan Institute of Plant Maintenance 
(NAKAJIMA, 1986). 
Com o intuito de eliminar desperdícios, a Toyota foi uma das primeiras empresas 
a implementar o TPM. Três razões principais explicam a rápida difusão do TPM 
primeiramente na indústria japonesa e, posteriormente, em todo o mundo: 
 O programa produz e garante resultados rápidos e concretos; 
 Transforma os locais de trabalho, tornando-os agradáveis para 
trabalhar; 
 Eleva o nível de conhecimento dos trabalhadores de produção e 
manutenção através do treinamento constante. 
2.2.2. Certificação do TPM 
Em 1961 o JMA (Japan Management Association) estabeleceu um comitê de 
estudos em manutenção industrial. Em 1964 foi estabelecido um sistema de premiação 
das empresas em manutenção planejada. Em 1969 o departamento de manutenção 
industrial se transformou no JIPE (Japan Institute of Plant Engineers). Foi proclamado, 
em 1971, o conceito inicial do TPM (Total Productive Maintenance). Finalmente em 
1981 foi lançado o JIPM (Japan Institute of Plant Maintenance) aprovado pelo Ministério 
de Comércio Exterior e Indústria do Japão (JIPM, 2010). 
Em suas definiçõesiniciais, o TPM teve foco apenas no departamento de 
produção, onde foi primeiramente aplicado. Com a extensão da aplicação do TPM aos 
departamentos de apoio, incluindo vendas e desenvolvimento de produto, o JIPM 
introduziu em 1989 uma definição mais ampla do programa (SUZUKI, 1995): 
 Criar uma organização que maximize a eficácia dos sistemas de 
produção; 
 Gerenciar a planta como uma organização que evite todo tipo de 
perda (tendo como meta zero acidentes, defeitos e avarias); 
 
 
38 
 
 Envolver todos os departamentos na implantação do TPM, 
incluindo desenvolvimento de produto, vendas e administração; 
 Envolver todo o pessoal da empresa, desde a alta administração 
aos operários da planta, em um mesmo objetivo; 
 Orientar as ações visando atingir a meta de “zero perdas” 
apoiando-se, para tanto, nas atividades dos pequenos grupos 
(grupos de melhorias). 
Tanto o sistema, quanto o logo “TPM” tem os direitos autorais pertencentes ao 
JIPM no Japão e em outros países. São também avaliados pelo JIPM quesitos como 
informações, sistemas, políticas, concepções, know-how, dentre outros para a premiação 
de empresas na implantação do TPM e gestão sobre esta metodologia (JIPM, 2010). 
Neste contexto, existem várias categorias de premiação para as empresas que 
implantarem o TPM e sustentarem esta metodologia como forma padrão de gestão da 
companhia. Para cada categoria, é necessário atender os quesitos mínimos propostos 
pelo JIPM que avalia a empresa que solicita este serviço através de auditorias que 
comprovem o uso do TPM como metodologia de gestão. 
2.2.3. Os oito pilares do TPM 
Inicialmente, Nakajima (1986) subdividiu as atividades do TPM em cinco grupos, 
denominados os cinco pilares básicos de sustentação do TPM: melhoria específica, 
manutenção especializada, manutenção autônoma, gerenciamento do ciclo de vida e 
educação e treinamento. 
Os cinco pilares básicos de sustentação do TPM foram desenvolvidos para única e 
exclusiva utilização em equipamentos. Entretanto, com o passar dos anos, observou-se 
que os equipamentos apresentavam perdas provenientes de outros setores e processos. 
A partir daí, a aplicabilidade do TPM estendeu-se até os setores de apoio, administrativo 
e vendas. Com essa nova abrangência, o TPM passa a figurar com oito pilares básicos de 
sustentação, conforme mostrado na Figura (8) (SHINOTSUKA, 2001). 
 
 
 
39 
 
 
 FIGURA 8 – Os oito pilares do TPM 
2.2.3.1. Melhoria focalizada 
A melhoria focalizada é o pilar com atividades orientadas a maximizar o OEE 
através da eliminação sistêmica das perdas. Melhorias focalizadas são necessárias 
devido à baixa eficiência de ações de melhoria contínua. Melhoras do dia-a-dia podem 
não ocorrer de forma desejada, sendo muitas vezes negligenciada pelas pessoas por 
estarem muito ocupadas ou por ser de difícil solução, ou ainda não existir orçamento 
disponível para execução da melhoria. Por isso o pilar de melhoria focalizada administra 
este tipo de tarefa (SUZUKI, 1993). 
Para a tratativa das perdas identificadas no OEE, é proposto no TPM o uso da 
ferramenta de gestão denominada CAPDo. O ciclo CAPDo é uma variação do PDCA. 
Apenas utiliza-se o início do processo na letra C, uma vez que se inicia através da análise 
(check) de dados de perdas para promover as melhorias, conforme apresentado na 
Figura (9). 
PP 
DD CC 
AA 
 11 
 22 
 33 44 
 55 
 66 
 77 
Diagnóstico da 
 Situação Atual 
 Levantamento das 
Inconveniências e 
Realização das 
Disposições Imediatas 
Análise de 
Causas 
Planejamento 
 das Ações 
 Implantação 
das Ações 
 Verificação 
 dos Resultados 
 Consolidação 
 dos Resultados 
FIGURA 9 – Ciclo CAPDo 
8- TPM-OFFICE 
7- SAÚDE, SEGURANÇA E MEIO AMBIENTE 
5- EDUCAÇÃO E TREINAMENTO 
4- GERENCIAMENTO DO CICLO DE VIDA 
3- MANUTENÇÃO AUTÔNOMA 
2- MANUTENÇAO ESPECIALIZADA 
1- MELHORIA FOCALIZADA 
6- MANUTENÇÃO DA QUALIDADE 
 
 
40 
 
2.2.3.2. Manutenção especializada 
O programa de manutenção especializada é a chave para o sucesso no 
gerenciamento de processos. Este programa reduz consideravelmente a manutenção 
reativa, transformando ações reativas em ações proativas. As intervenções de 
manutenção nos equipamentos passam a ser, em sua grande maioria, programadas, 
otimizando as paradas dos equipamentos e melhorando a produtividade (WIREMAN, 
1998). 
Um sistema de manutenção especializada deve incluir pelo menos três métodos 
de manutenção. O primeiro método, a manutenção preventiva periódica, é uma 
manutenção com uma freqüência previamente determinada, onde são realizados 
reparos e trocas antes que o equipamento venha a falhar (TAKAHASHI, 1993). O 
segundo método, a manutenção preditiva, realiza inspeções e monitoramento das 
condições para investigar as condições de deterioração e predizer a falha. O terceiro 
método é a manutenção corretiva, onde os reparos são realizados após a ocorrência de 
falhas (SHINOTSUKA, 2001). 
Para a sustentação deste pilar, o primeiro passo é cadastrar o equipamento em 
todos os níveis, desde os sistemas e subsistemas até seus componentes. O segundo passo 
é analisar a criticidade do equipamento no processo em que ele está inserido para 
definir as estratégias de manutenção mais adequadas à sua utilização. O terceiro passo é 
a elaboração dos planos de manutenção baseado nas estratégias definidas 
anteriormente. Por exemplo, para um equipamento que se julga crítico no processo, 
devem-se viabilizar técnicas preditivas mais sofisticadas para garantir o perfeito 
funcionamento do equipamento. 
A partir daí, deve-se seguir uma rotina de planejamento e programação dos 
planos de manutenção, intervindo no equipamento sempre que for detectada 
previamente esta necessidade. Todos os materiais e recursos necessários às 
manutenções estão especificados no cadastro do equipamento. A rotina de controle de 
estoques de materiais para manutenção é de suma importância para o sucesso do 
processo. 
Estudos de melhoria do projeto original do equipamento, estudos de 
confiabilidade, análise de falhas e outras técnicas de engenharia de manutenção vêm 
complementar a gestão da manutenção, visando obter maior disponibilidade do 
 
 
41 
 
equipamento no processo produtivo, aumento de produtividade e garantia de produtos 
com qualidade. 
2.2.3.3. Manutenção autônoma 
A primeira função do TPM é elevar a importância da manutenção ao mais alto 
nível no negócio, fazendo do departamento de manutenção um setor considerado 
primordial. O TPM trata a manutenção autônoma, não somente prevenindo falhas, mas 
fazendo com que todo o potencial do equipamento seja aproveitado (KODALI, 2001). 
A manutenção autônoma tem como objetivo restaurar o equipamento para as 
suas condições originais. Para tanto, a equipe autônoma de produção deve focar suas 
atividades de manutenção em atividades de inspeção, lubrificação e limpeza. Para cada 
um destes três itens são elaborados padrões, na qual se constam a periodicidade da 
execução e o responsável pela mesma. Nas atividades de inspeção, lubrificação e 
limpeza, a equipe autônoma invariavelmente encontra anomalias, que são registradas e 
devidamente organizadas para que sejam corrigidas em uma parada programada 
(XENOS, 1998). A Figura (10) apresenta um exemplo de inspeção realizada pelo setor de 
operação. 
 
 
FIGURA 10 – Padrão provisório de limpeza 
 
 
42 
 
 
Para incluir os operários nessa nova atividade, é importante liberá-los dos 
obstáculos e limitações relacionados ao conhecimento técnico. O departamento de 
manutenção deve ser responsávelpelo treinamento da equipe de produção e estimular 
as atividades de manutenção com segurança (TAKAHASHI, 1993; XENOS, 1998). 
2.2.3.4. Gerenciamento do ciclo de vida 
À medida que cresce a diversificação de produtos e diminui seu ciclo de vida, 
cresce em importância o método e modo de aumentar a eficiência do desenvolvimento 
de novos produtos e dos investimentos em equipamentos. O objetivo do pilar de 
gerenciamento do ciclo de vida é gerenciar o desenvolvimento de novos produtos e 
processos, com o objetivo de construir e elaborar produtos que sejam mais fáceis de 
produzir e equipamentos que sejam mais fáceis de operar (NAKAJIMA, 1989; SUZUKI, 
1993). 
Durante a fase de projeto, devem-se levar em consideração alguns fatores que 
afetam o nível de produtividade do equipamento. Funções e estrutura dos 
equipamentos, como sua confiabilidade, manutenabilidade, segurança, operacionalidade 
e custos, devem ser revisados ainda durante as fases de planejamento, projeto e 
construção (TAKAHASHI, 1993). 
Inicialmente, para elaborar um projeto de novos equipamentos ou processos 
deve-se elaborar uma perspectiva do custo de vida (LCC – Life Cicle Cost) do 
equipamento. Os custos do ciclo de vida de um equipamento são gerados durante o 
planejamento, projeto, produção, operação, manutenção e apoio (SUZUKI, 1995). 
No projeto de novos processos, deve-se dar importância ao histórico de 
manutenção dos equipamentos. Os futuros custos de manutenção e a deterioração dos 
novos equipamentos são reduzidos, já que levam em conta, durante o planejamento e 
construção, os dados de manutenção dos equipamentos atuais e as novas tecnologias, 
projetando equipamentos com alta confiabilidade, manutenabilidade, economia, 
operacionalidade e segurança (SUZUKI, 1995). 
Aplicando a gestão inicial do equipamento, controlando o custo do ciclo de vida e 
projetando o novo equipamento com base no histórico de manutenção de equipamentos 
 
 
43 
 
semelhantes existentes, tem-se como resultado uma redução das perdas do 
equipamento em sua fase inicial de operação. Como conseqüência, a produtividade ideal 
do equipamento é atingida em um tempo menor. Todo o ganho obtido durante a fase de 
planejamento, projeto e início de produção é refletido no índice de custo do ciclo de vida 
do equipamento (TAKAHASHI, 1993). 
2.2.3.5. Educação e treinamento 
No TPM a filosofia básica de formação e treinamento é o treinamento no local de 
trabalho (on the job) e o autodesenvolvimento. A educação deve estar intimamente 
ligada às tarefas reais executadas no local de trabalho e os materiais de estudo devem 
integrar as metas educacionais e as necessidades do trabalho (TAKAHASHI, 1996; 
XENOS, 1998). 
O principal objetivo do pilar de educação e treinamento é o de ressaltar as 
habilidades dos operários e técnicos no desenvolvimento do programa TPM. Para tanto, 
é necessário identificar o nível de conhecimento, tecnologia, capacidade e competência 
dos operários e técnicos envolvidos no programa. Esta identificação dos níveis de 
habilidade pode ser realizada através de uma matriz de habilidades, onde se pode 
pontuar o conhecimento de cada pessoa em determinado tipo de habilidade. Uma vez 
que o nível de conhecimento foi investigado, se faz necessário um programa de 
capacitação para elevar o nível de conhecimento e habilidades dos operários e técnicos 
(SHINOTSUKA, 2001). 
Ainda que uma indústria tenha um bom programa de treinamento, os líderes e 
supervisores têm dificuldade em compartilhar os conhecimentos e habilidades. No TPM, 
uma ferramenta importante é a Lição de Único Ponto (LUP), como meio de acumular, 
transmitir e verificar o know-how da fábrica. As LUP´s abrangem desde atividades para 
a qualidade, segurança e operação do equipamento até as atividades relacionadas à 
função do equipamento, estrutura, resolução de problemas e melhorias (SHIROSE, 
1999). 
Essas lições são usualmente confeccionadas pelos próprios operários, em uma 
única folha, com muitos recursos visuais, onde se têm dois objetivos: conhecer o como 
(explicar como as coisas devem e não devem ser feitas) e o porquê (explicar porque as 
 
 
44 
 
coisas são ou não da forma como devem ser). As LUP´s devem ser sucintas o suficiente 
para que o entendimento e treinamento não ultrapassem cinco minutos (TAKAHASHI, 
1993; SHINOTSUKA, 2001). 
A Figura (11) apresenta um exemplo de Lição de um ponto. 
 
 
FIGURA 11 – LUP: Lição de um ponto 
2.2.3.6. Manutenção da qualidade 
O pilar de manutenção da qualidade proporciona ações que buscam estabelecer e 
manter as condições básicas do equipamento e evitar os defeitos da qualidade, através 
do conceito básico de manter o equipamento em perfeito estado e obter a qualidade dos 
produtos processados. As condições da qualidade dos produtos são revisadas e 
avaliadas periodicamente para verificar que os valores obtidos estejam dentro dos 
padrões corretos. A variação nos valores obtidos proporciona elementos estatísticos 
para decidir corretamente e executar ações preventivas no processo de fabricação, com 
a intenção de melhorar a qualidade (SHINOTSUKA, 2001). 
O conceito de controle da qualidade baseia-se em três princípios: “não se deve 
receber nada de qualidade inferior”, “não se deve produzir nada de qualidade inferior”, 
 
 
45 
 
“não se deve entregar nada de qualidade inferior”. Se as condições básicas dos 
equipamentos forem mantidas, a taxa de defeitos da qualidade tende a se reduzir. 
Portanto, a manutenção da qualidade está ligada diretamente às condições do 
equipamento (TAKAHASHI, 1993). 
2.2.3.7. Saúde, segurança e meio ambiente 
A gestão da segurança e meio ambiente é uma atividade chave em qualquer 
programa de TPM. As atividades de manutenção autônoma e manutenção especializada 
devem enfocar também o gerenciamento dessas áreas críticas (TAKAHASHI, 1993; 
SUZUKI, 1993). 
As atividades de segurança devem ser realizadas diariamente em pequenos 
grupos, através de pequenas melhorias individuais, sempre buscando como objetivo a 
segurança nos equipamentos e processos. Para monitorar as atividades de segurança, é 
recomendado realizar auditorias periódicas de segurança por parte da alta 
administração, mantendo assim, as pessoas alertas para qualquer situação de risco. 
Devem-se também desenvolver atividades de melhorias visando o meio ambiente, como, 
por exemplo, programas de redução de ruídos e projetos de reciclagem, entre outros 
(SHINOTSUKA, 2001). 
2.2.3.8. TPM – Office 
A aplicação do TPM nos departamentos administrativos e de apoio foi 
evidenciada, uma vez que os mesmos podem apresentar muitas perdas em seus 
processos internos. Atividades de TPM nos departamentos administrativos e de apoio 
não envolvem o equipamento de produção. Entretanto, esses departamentos 
incrementam sua produtividade documentando seus sistemas administrativos e 
reduzindo desperdícios e perdas, o que pode auxiliar a melhorar a eficiência do sistema 
de produção, melhorando cada tipo de atividade que apóie a produção (SHINOTSUKA, 
2001). 
Para implantar o TPM nos departamentos administrativos e de apoio, é 
necessário iniciar com o conceito de criar “fábricas de informações”, que é o 
 
 
46 
 
fornecimento do produto, informação com qualidade, precisão, baixo custo e no prazo 
necessário (SHINOTSUKA, 2001). 
O programa 5S auxilia na implementação do TPM nos setores administrativos. 
Esta técnica é constituída de cinco etapas com atividades bem definidas e 
complementares, onde cada etapa é denominada por uma palavra japonesa que inicia 
pela letra “S”: 
 Descarte (Seiri): distinção do necessário e eliminação do 
desnecessário; 
 Organização (Seiton): organização